[发明专利]空间战略规划的约束性元胞自动机耦合建模方法

摘要

本发明提供了一种空间战略规划的约束性元胞自动机耦合建模方法，包括如下步骤：数据输入，基于约束性元胞自动机的城市增长模拟，家庭能源消耗和废弃物排放核算，家庭能源消耗和废弃物排放：在HI‑TAC模型中，家庭之间的相互作用基于如下假设：所有家庭已达成合作共识来遵守有关能源消耗和废弃物排放的总量控制；根据不同土地利用类型，为智能体设定家庭能源消耗和废弃物排放的初始值；核算家庭能源消耗和废弃物排放的量。数据输出与展示。本发明在考虑较宏观及统一的转换规则基础上，考虑了微观个体的特殊转换机制，使得城市扩张模拟结果更接近实际。

主权项

1.空间战略规划的约束性元胞自动机耦合建模方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤001：数据输入：此时研究区域的空间格局、地表信息和初始开发区必须从GIS数据库导入，以模拟城市增长；/n步骤002：基于约束性元胞自动机的城市增长模拟：即首先根据邻域约束、宏观社会经济条件约束、制度条件约束及空间约束计算用地单元的土地利用适宜性；在此基础上，根据土地利用适宜性计算单元的建设用地转换概率，并与建设用地转换的概率阈值进行比较，以判定用地单元是否转换为建设用地；/n /n /n /n当p_ij^t≥p_threshold(p_ij^t，Developmentstage^t+1)S^t+1(ij)＝Developed/n否则S^t+1(ij)＝UnDeveloped/nS_ij^t表示在t时刻单元(i，j)的土利利用适宜性；x₀，s₀为常数；/nS^t+1(ij)表示单元(i，j)在t+1时刻的状态；x_k是反映除邻域规则之外的制度政策的参数集；x_n为反映邻域影响的参数；a_n用于表示邻域的空间特征；a_k表示除了邻域之外的空间特征；p_g^t表示国际上的转换概率；表示每步中最大国际转换概率；a表示在1至10范围内浮动的扩散系数；p_ij^t表示最终概率；/np_threshold(p_ij^t，Developmentstage^t+1)是根据单元数量和发展速度控制而确定的邻域类型，且为了使得在t+1时刻阶段的发展速度与设置相符，能根据p_ij^t和Developmentstage^t+1进行调整；/n步骤003：家庭能源消耗和废弃物排放核算/n(1)家庭增长模拟/n /nN_c，N_r，N_h分别代表商业区、居住区和所有发达区域的家庭数量；/nD_rn和D_cn分别代表居住区和商业区的人口密度；/nε表示误差项是随机值，平均值为1，标准差为0.5，以便生成每个区域的人口密度；S表示每类不同用地类型的面积；S_cell表示现实中每个单元的面积；∑NumCell代表每类用地类型中发达单元总数；/n(2)家庭能源消耗和废弃物排放/n在HI-TAC模型中，家庭之间的相互作用基于如下假设：所有家庭已达成合作共识来遵守有关能源消耗和废弃物排放的总量控制；模拟流程如下：/n首先，根据不同土地利用类型，为智能体设定家庭能源消耗和废弃物排放的初始值；/n其次，核算家庭能源消耗和废弃物排放的量；/n当能量消耗和废弃物排放总量超过阈值时，每户家庭将进行调整；/n能源消耗核算：/n /n当E^t≥E_threshold/n /n否则/nE_r^t表示在第t步时居住区的家庭能源消耗；E_c^t表示在第t步时商业区的家庭能源消耗；E^t表示在第t步时家庭能源消耗总量；E_initial^t表示能源消耗的初始标准；E_initial^t+1代表基于总量控制政策的智能体减少能耗的新标准；E_threshold代表总量控制值；/n废弃物排放核算：/n /n当W^t≥W_threshold/n /n否则/nW_r^t表示在第t步时居住区的家庭废弃物排放；W_c^t表示在第t步时商业区的家庭废弃物排放；W^t表示在第t步时家庭废弃物排放总量；W_initial^t表示家庭废弃物排放的初始标准；W_initial^t+1代表基于废弃物排放总量控制协定的智能体减排的新标准；W_threshold代表总量控制值；/n步骤004：数据输出与展示：使用者能看到系统平台上所展示的结果，由于模拟结果的发展历程根据空间战略规划的投资可分为初期、中期和中期，因而模拟结果为三个阶段的家庭数量、家庭能源消耗量和废弃物排放量，以折线图的形式展示。/n